Из прямоугольного листа жести со сторонами a=1000мм и b=900мм необходимо изготовить ящик наибольшего объёма, вырезав равные квадраты по углам и загибая затем жесть так, чтобы образовались боковые стенки ящика. Какой должна быть сторона вырезанного квадрата?
(Полученный результат округлить до миллиметров)
При изготовлении ящика, мы вырезаем квадраты одинакового размера по углам жести, и затем загибаем боковые стенки ящика. Чтобы максимизировать объем ящика, нужно выбрать такой размер квадратов, чтобы сумма длин всех сторон в основании была максимальной. Максимальная сумма длин сторон основания обеспечивает максимальный объем ящика.
Так как мы вырезаем квадраты одинакового размера по углам, то у нас получается новое прямоугольное основание для ящика со сторонами (a-2x) и (b-2x), где x - длина стороны вырезанного квадрата.
Теперь мы можем записать формулу для объема ящика в зависимости от стороны вырезанного квадрата:
V = (a - 2x) * (b - 2x) * x
Для удобства решения задачи, раскроем скобки:
V = (ab - 2bx - 2ax + 4x^2) * x
Упростим выражение:
V = abx - 2bx^2 - 2ax^2 + 4x^3
Теперь мы можем продифференцировать данное выражение по x, чтобы найти точку максимума:
dV/dx = ab - 4bx - 4ax + 12x^2
Приравняем полученное выражение к нулю, чтобы найти критические точки:
ab - 4bx - 4ax + 12x^2 = 0
Вынесем общий множитель:
x(12x - 4b - 4a) + ab = 0
Так как x не может быть равен нулю, то можно разделить уравнение на x:
12x - 4b - 4a + ab/x = 0
ab/x = 4b + 4a - 12x
ab = x(4b + 4a - 12x)
ab = 4ax + 4bx - 12x^2
12x^2 - 4ax - 4bx + ab = 0
Теперь мы получили уравнение квадратное относительно x. Решим это уравнение:
12x^2 - 4ax - 4bx + ab = 0
Заменим a = 1000 и b = 900:
12x^2 - 4*1000*x - 4*900*x + 1000*900 = 0
12x^2 - 4000x - 3600x + 900000 = 0
12x^2 - 7600x + 900000 = 0
Решим данное квадратное уравнение с помощью дискриминанта:
D = b^2 - 4ac
D = (-7600)^2 - 4*12*900000
D = 57760000 - 43200000
D = 14560000
Теперь найдем значения x с помощью формулы:
x = (-b ± √D) / 2a
x = (-(-7600) ± √14560000) / (2*12)
x = (7600 ± √14560000) / 24
x = (7600 ± 1200√10) / 24
x = (380 ± 60√10) / 12
x ≈ 31.83 или x ≈ -8.17
Строить ящик с отрицательной стороной не имеет смысла, поэтому выбираем положительное значение x:
x ≈ 31.83 мм
Таким образом, сторона вырезанного квадрата должна быть около 31.83 мм.